TA/SEKJUR-TE/2008/005 PENGHANCUR SAMPAH ORGANIK SECARA OTOMATIS UNTUK RUMAH TANGGA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapat Gelar Sarjana Teknik Elektro Disusun Oleh : Nama : Waris Waskita No. Mahasiswa : 01 524 034 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGIINDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA 2007 LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING PENGHANCUR SAMPAH ORGANIK SECARA OTOMATIS UNTUK RUMAH TANGGA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Disusun Oleh : Nama : WARIS WASKITA No. Mhs : 01 524 034 Yogyakarta, Desember 2007 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir.BAidi Astuti,MT Dwi Ana Ratna Wati,ST LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI PENGHANCUR SAMPAH ORGANIK SECARA OTOMATIS UNTUK RUMAH TANGGA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Oleh: Nama : Waris Waskita No.Mahasiswa : 01524 034 Telah Dipertahankan di Depan Penguji Sebagai Salah satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Jurusan TeknikElektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta, 31 Desember 2007 Tim Penguji <W Tito Yuwono. ST.. M.Sc. Ketua Dwi Ana Ratna Wati, ST Anggota I RM. Sisdarmanto A. ST.JM.Sc. Anggota II Mengetahui Ketua JurusanTeknik Elektro /ersitas Islam Indonesia wono, ST.,M.Sc. in MOTTO "Tiap-tiap %amu adatah pemimpin dan tiap-tiap f^amu bertanggung jawab atas hat-fiatyang dipimpinnya" ("K^JRukhari, ^Muslim dan Turmidzi) "Jlpabita telah ditunai^an sembaftyang, ma%a bertebarantah %amu dimuka bumi, dan caritah %arunia JLttah banyaf^Banyaf^supaya %amu beuntung." Al-Jumu'ah 10 ... <T)an sungguh a%an %ami Beri cobaan fsepadamu, dengan sedihit ^etakutan, ^etaparan, fiekurangan harta,jiwa dan buah-buahan. (Dan beri^antah berita gembira fepada orang-orang yang sabar... Al-Baqarah 155 IV CO < w KATA PENGANTAR Assamu'alaikum Wr.Wb. Alhamdulillah segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas segala rahmat dan hidayah-Nya, tidak lupa juga sholawat dan salam kepada junjungan Nabi besar Muhammad S.A.W, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Penghancur Sampah Organik Secara Otomatis Untuk Rumah Tangga Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini tentunya penyusun tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan, sehingga penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini kurang sempurna. Untuk itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini. Selama menyelesaikan tugas akhir ini, penyusun telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Allah S.W.T, pencipta semestaalam 2. Nabi besar Muhammad S.A.W, beserta keluarga dan para sahabatnya. 3. Kedua Orang tuaku, yang telah mendoakan dan mendukung secara moril dengan kasih sayang selama ini. 4. Bapak Tito Yuwono, ST,MSc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Universitas Islam Indonesia. 5. Ibu Ir.Budi Astuti, MT. selaku dosen pembimbing 1, yang telah banyak memberikan dukungan moril, kritik dan saran dalam terlaksananya tugas akhir dan penyempurnaan laporan tugas akhir ini. 6. Ibu Dwi Ana Ratna Wati, ST. selaku dosen pembimbing II, yang telah memberikan dukungan moril, kritik dan saran dalam terlaksananya tugas akhir dan penyempurnaan laporan tugas akhir ini. 7. Buat Adikku, yang telah memberikan doa dan dukungan selama kuliah. 8. Semua teman-teman Teknik Elektro UII , terima kasih atas doa dan dukungannya. 9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Akhirnya penyusun sangat berharap agar tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun sendiri dan semua pihak yang menggunakan tugas akhir ini. Wassalamu'alaikum Wr.Wb. Jogjakarta, 30 November2007 Penyusun Waris Waskita VI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING " HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI Hi MOTTO iv HALAMAN PERSEMBAHAN v KATA PENGANTAR vi DAFTAR ISI vii DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xi ABSTRAKSI xii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah 1 1.2. Perumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 3 Manfaat 1.6 SistimatikaPenulisan 3 BAB II. Landasan Teori 2.1. MikrokontrolerAT89S51 5 2.1.1 Perangkat Keras 5 2.1.2 Perangkat Lunak 10 vn 2.2. Sensor 15 2.2.1. LED infra red 15 2.2.2. Fototransistor ...17 2.3 Transistor Sebagai Saklar 18 2.4 Relay 21 2.5 Motor AC 22 2.6 LM555 23 2.7 LM358 24 2.8 Motor DC 26 BAB III. PERANCANGAN 3.1. 3.2. Perancangan Perangkat Keras 27 3.1.1. Pemancar infra merah 28 3.1.2. Penerima infra merah 29 3.1.3. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51 31 3.1.4. Rangkaian Penggerak Relay 34 3.1.5. Rangkaian Buzzer 36 3.1.6. Power Supply 37 Perancangan Perangkat Lunak 38 3.2.1. Program Utama 39 3.2.2 Sub Rutin Motor Buka 40 3.2.3 Sub Rutin Motor Tutup 41 3.2.4 Sub Rutin Motor Diam 41 3.2.4 Sub Rutin Suara 41 vm BAB IV. Hasil Pengamatan Dan Analisa Data 4.1. 43 Hasil Pengamatan ^ 4.1.1 Pengamatan Keluaran Sensor • 43 4.1.2 Pengamatan waktu penghancuran sampah berdasar sifat 44 4.1.3 Pengamatan waktu penghancuran sampah berdasar berat 45 4.1.4 Pengamatan Proses Penghancuran Sampah Organik 46 BAB V. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 47 5.2 Saran Hl DAFTAR PUSTAKA 48 47 LAMPIRAN IX DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Susunan Kaki Mikrokontroler AT89S51 6 Gambar 2.2. Blok Diagram AT89S51 9 16 Gambar 2.3. LED infra red 17 Gambar 2.4. Fototransistor Gambar 2.5. Transistor Dalam Keadaan Konduktif Gambar 2.6. Transistor Dalam Keadaan Non Konduktif 19 Gambar 2.7. Simbol Relay SPDT 21 ....23 Gambar 2.8. LM 555 23 Gambar 2.9 Aplikasi LM 555 25 Gambar 2.10 Penguat Inferting Gambar 2.11 Penguat non Inferting Gambar 2.12 Konvigurasi LM 358 Gambar 3.1 Blok Diagram Perangkat Keras 27 Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar Infra Merah 28 Gambar 3.3 Rangkaian Penerima Infra Merah 29 32 Gambar 3.4 Rangkaian Reset Gambar 3.5 Rangkaian Sistim Minimum Mikrokontroler 33 Gambar 3.6 Rangkaian Penggerak Relay 35 Gambar 3.6 Rangkaian Penggerak Motor DC 35 Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Motor AC 36 Gambar 3.8 Rangkaian Buzzer 37 Gambar 3.9 Rangkaian CatuDaya+5V IX Gambar 3.10 Power Supply Motor DC 38 Gambar 3.11 Flowchart Program Utama 39 Gambar 3.12 Flowchart Subrutin Motor Buka 40 Gambar 3.13 Flowchart Subrutin Motor Tutup 41 Gambar 3.14 Flowchart Subrutin Motor Diam 41 Gambar 3.15 Flowchart Subrutin Suara 42 Gambar 4.1 Keluaran Sensor 43 Gambar 4.2 Proses Penghancuran Sampah 47 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Fungsi-Fungsi Khusus Kaki-Kaki Port 1AT89S51 6 Tabel 1.2 Fungsi Khusus Port 3 7 Tabel 4.1.2 Waktu Penghancuran Sampah Berdasar Sifat Sampah 45 Tabel 4.1.3 Waktu Penghancuran Sampah Berdasar Berat Dan Jenis Sampah..46 vin ABSTRAKSI Aplikasi sistem penghancur sampah ini menggunakan LED infra red sebagai sensornya dan foto transistor sebagai penerimanya serta dikontrol secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 yang diprogram dengan menggunakan Flash Programmable Erasable Read Only Memory (Flash PEROM). Perangkat keras dari alat ini terdiri dari pemancar infra red, penerima infra red, mikrokontroler AT89S51, buzzer, penggerak relay, motor DC, motor AC. Sedangkan perangkat lunaknya menggunakan software dengan bahasa assembly sebagai bahasa pemogramannya. Cara kerja alat ini adalah setelah alat diaktifkan mikrokontroler akan mendeteksi kondisi penerima infra merah sebagai sensor untuk mendeteksi adanya sampah atau tidak, jika sensor sudah aktif maka mikrokontroler akan mengaktifkan buzzer sebagai tanda bahwa alat sudah siap bekerja. Setelah alat dinyatakan siap, maka mikrokontroler akan mengecek kondisi sensor apakah mendeteksi adanya sampah atau tidak, jika ada maka mikrokontroler akan menggerakan motor DC untuk menutup penyaring. Setelah kondisi penyaring yang sudah tertutup, maka mikrokontroler mengaktifkan motor AC untuk menghancurkan sampah yang masuk. Setelah itu maka mikrokontroler memerintahkan penggerak motor DC untuk membuka penyaring, dan mengaktifkan buzzer sebagai tanda bahwa sampah selesai dihancurkan. Dari hasil pengamatan terhadap kerja alat ini maka diperoleh waktu yang sangat singkat untuk menghancurkan sampah organik yaitu selama 28 detik dan alat penghancur sampah ini sangatlah membantu dan mempermudah pengelolaan sampah organik serta mempersingkat waktu pengolahan sampah tersebut. BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Semua orang menyukai keindahan, kebersihan, dan kerapian. Namun tidak dapat dipungkiri bahwasanya hingga saat ini masalah kebersihan dinegara Indonesia perlu mendapatkan perhatian khusus. Karena disamping belum adanya sistem managemen sampah yang terpadu sebagaimana negara maju, kesadaran masyarakat tentang kebersihan itu sendiripun masih kurang. Sehingga kebersihan yang dicita-citakan masih jauh panggang dari api. Namun daripada itu sekarangpun dapat dilihat usaha dari beberapa Pemda untuk berlomba-lomba meningkatkan kebersihan di masing-masing daerahnya. Sampah merupakan sebuah hal yang tidak terpisahkan dalam berbagai aktivitas yang manusia jalani. Dalam sehari saja sudah berton-ton sampah yang dihasilkan oleh masyarakat, sehingga tempat-tempat penampungan sampah setiap hari semakin meninggi tumpukan sampahnya, dan semakin tinggi pula dampak yang menyertainya. Oleh karena itu jumlahnya tidak pernah berkurang, bahkan semakin bertambah, sehingga masyarakat dan pemerintah dibuat gerah karena dimana-mana banyak sampah berserakan, mencemari lingkungan, merusak pemandangan, dan mengganggu kesehatan. Oleh karena itu diperlukan penanganan sampah yang baik agar berbagai dampak buruk yang mungkin ditimbulkan dapat diminimalisir. Sumber sampah dengan prosentase terbesar adalah sampah rumah tangga. Maka alangkah baiknya jika penanganan sampah bisa langsung dilakukan secara mandiri oleh masyarakat. Namun karena berbagai hal, sebagian besar masyarakat belum mampu mengelola sampahnya sendiri. Oleh karena itu masyarakat membutuhkan alat yang praktis, tidak menghabiskan banyak waktu dan biaya untuk mengolah sampahnya sendiri. Dan dari sampah rumah tangga tersebut diatas prosentase terbesamya yaitu 70% adalah berupa sampah organik. Oleh karena itu diperlukan penanganan yang efektifdan produktif untuk jenis sampah ini. Dengan begitu harapannya alat ini dapat menjadi sarana, untuk menjembatani hal tersebut. Walaupun sudah banyak dilakukan penelitian-penelitian yang hampir serupa, harapannya alat ini dapat melengkapi maupun jadi alternatif yang lebih baik dari berbagai penemuan yang telah ada. Pada kesempatan ini akan dirancang dan diteliti tentang sistem aplikasi penghancur sampah organik secara otomatis untuk mengurangi menumpuknya sampah dengan judul "Penghancur Sampah Organik Secara Otomatis Untuk Rumah Tangga Berbasis Mikrokontroler AT89S51" dengan sistem terprogram bisa didapatkan waktu yang lebih efektif. 1.2. Perumusan Masalah Dari latar belakang masalah diatas maka dapat dirumuskan, sebagai berikut: 1. Bagaimana desain sistem penghancur sampah organik yang dapat digunakan oleh rumah tangga untuk mengelola sampahnya secara mandiri. 2. Bagaimana cara pengolahan sampah organiknya. 1.3. Batasan Masalah Dari berbagai perumusan masalah diatas , maka penelitian dibatasi sebagai berikut: 1. Sampah yang diolah adalah sampah jenis sampah organik antara lain dedaunan, sisa sampah dapur, rerumputan, dan sebagainya. 2. Kapasitas maksimum dari alat ini adalah 3 ons. 1.4. Sistematika Penulisan Dalam sistematika penulisan tugas akhir ini diberikan uraian bab demi bab yang berurutan untuk mempermudah pembahasannya. Pokok-pokok permasalahan dalam penulisan ini dibagi menjadi lima bab : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini merupakan pengantar permasalahan yang dibahas seperti latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Merupakan penjelasan secara terperinci mengenai teori-teori yang digunakan sebagai landasan untuk pemecahan masalah. Memberikan garis besar metode yang digunakan oleh penyusun sebagai kerangka pemecahan masalah. BAB III: PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM. Bab ini menjelaskan tentang bagaimana metode perancangan perangkat keras, perangkat lunak dan cara mengimplementasikan rancangan yang telah dibuat serta proses-proses yang dilalui dalam perancangan. BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas hasil uji dan pengamatan dari sistem yang dibuat dibandingkan dengan dasar teori sistem. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bab terakhir yang berisi kesimpulan dan saran-saran. Kesimpulan diambil dari proses perancangan, implementasi, dan analisis kinerja sistem elektronis. Saran- saran yang dikemukakan berdasar pada keterbatasan-keterbatasan yang ditemukan dan asumsiasumsi yang dibuat selama melakukan tugas akhir. BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Mikokontroler AT89S51 Perusahaan ATMEL mendapatkan lisensi dari Intel untuk mengembangkan mikrokontroler MCS-51. Salah satu tipe yang diperkenalkan adalah AT89S51 yang sesuai dengan bahasa pemrograman MCS-51. Mikrokontroler AT89S51 menggunakan Flash Programable Erasable Read Only Memory (Flash PEROM) 2.1.1 Perangkat keras {Hardware) a. Deskripsi Umura Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu mikrokontroler buatan Atmel Corporation yang termasuk dalam keluarga MCS-51. AT89S51 memiliki keistimewaan sebagai berikut: 1. Kompatible dengan produk MCS-51. 2. Mempunyai 4K byte In System Programable (ISP), Flash Memory yang dapat deprogram ulang 1000 kali siklus. 3. Mempunyai tegangan kerja 4-5 volt. 4. Beroperasi secara penuh pada frekuensi 0 sampai 33 MHz. 5. Memilki tiga tingkat penguncian program memori. 6. Memiliki 128 x 8 bit RAM internal. 7. Memiliki 32 jalur I/O yang dapat diprogram. 8. Memiliki dua buah timer/counter 16 bit. 9. Memiliki enam buah sumber interupsi. 10. Memiliki kanal serial yang dapat diprogram. 11. Memiliki mode Low Power Idle dan Power Down. b. Konfigurasi Kaki (Pin) Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 diantaranya adalah kaki untuk keperluan Port Parallel. Adapun penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut : PDIP <"T2> F»1 o cz (T2 EX) P1 . 1 1= 40 ZJ v c c 2 3d P1 .2 CZ 3 33 Zl POO (ADO) Zl PO. 1 CAD1 ) 1 P 1 .3 CZ •4 p i .a cz pi £. s. cz: e 37- Zl PO.2 (A.D2) 36 Zl PO.3 (AD3) 33 Zl PO.4 (AO-4) T 34 Zl PO.5 CADS) P 1 .T CZ 8 33 R S T CZ O 32 Zl PO.C CADS) Zl PO.7 CA.DT) P1.6C (RXD) F>3 .O CZ (TXD) P3.1 CZ 10 31 11 30 (INTO) R3.2CZ 12 29 Zl P&EN 13 23 Zl P2.7 (A15) 14 27 Zl P2.6 CA1-4) IS 26 bl P25 (A13) 1G 25 ZI P2.4 (A12) (IfJTI) <"TO) <T1) (WR) CRD) F>3.3 F»3 .-4 F»3.£ F»3 .6 F»3.7- CZ CZ CZ CZ CZ ZI EA/VF»F» Zl ALE/PROG Z-* ZJ PZ.3 &A.1 1> XTAL2CZ 18 23 Zl P2.2 (A10) X T A L 1 CZ 10 22 Zl P2.1 (AO) G N D CZ 2 0 2 1 Z) P2.0 (A8) 17 Gambar 2.1 Susunan Kaki Mikrokontroler AT89S51 l. Pin l sampai 8 (Port l) Port l merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan pullup internal. Keluaran port 0 dapat menangani delapan input TTL. Port l juga mempunyai fungsi khusus menerima alamat bagian rendah (low byte) selama pemrograman dan verifikasi flash. Dengan spesifikasi sebagai berikut: Tabel l. Fungsi-fungsi khusus kaki-kaki Port l AT89S51 !|ffiPt®Srfe Pl.5 MOSI (digunakan untuk In-System Programming) Pl.6 MISO (digunakan untuk In-System Programming) Pl.7 SCK (digunakan untuk In-System Programming) 2. Pin9(RST) Pin RST merupakan masukan reset (aktif high). CPU memberi logika tinggi pada pin reset selama dua siklus mesin pewaktu osilator aktif akan menyebabkan reset peralatan. 3. Pin 10 sampai 17 (port 3) Port 3merupakan port I/O 8bit dua arah (bidirectional) dengan pull- up internal. Keluaran port 0dapat menangani 4input TTL. Port 3juga memiliki fungsi khusus, yaitu: Tabel 2. Fungsi Khusus Port 3 gBungsi- . •;, r.g-Saa RXD (port masukan serial) TXD (port keluaran serial) INTO (interupsi 0 eksternal) INT1 (interupsi 1 eksternal) TO (timer 0 eksternal) Tl (timer 1 eksternal) WR (write strobe memori data eksternal) RD (read strobe memori data eksternal) 4. Pinl8(XTAL2) Pin XTAL2 digunakan sebagai keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal. 5. Pinl9(XTALl) Pin XTAL1 digunakan sebagai pin masukan ke rangkaian osilator internal. Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan. 6. Pin20(GND) Dihubungkan dengan ground supply. 7. Pin 21 sampai 28 (port 2) Port 2 merupakan port I/O 8-bit yang bersifat bidireksional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Port ini juga dapat dikonfigurasikan sebagai jalur (bus) alamat/data byte tinggi (high byte) selama pengaksesan data dan program eksternal. Masing-masing kaki diberi nama P2.0, P2.1,..., P2.7. 8. Pin29(PSEN) PSEN (Program Store Enable) merupakan sinyal pengontrol yang mengijinkan untuk mengeksekusi memori program eksternal. PSEN diaktifkan dua kali masing-masing siklus mesin 9. Pin 30 (ALE/PROG) Pulsa ALE untuk menahan alamat bit rendah selama mengeksekusi memori program eksternal. 10. Pin 31 (EA) Bila pin ini diberi logika tinggi maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal. Untuk mengeksekusi memori program eksternal EA harus diberi logika rendah atau dihubungkan ke ground. 11. Pin 32 sampai 39 (port 0) Port 0 merupakan port I/O 8 bit dua arah {bidirectional) open drain. Keluaran port 0 dapat menangani 4 input TTL. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai bus alamat/data bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Jika digunakan dalam mode ini Port 0 memiliki pull-up internal. 12. Pin 40 (VCC) Dihubungkan ke VCC 5 volt sebagai sumber tegangan bagi mikrokontroler. c. Blok Diagram Mikrokontroler AT89S51 mempunyai blok diagram sebagai berikut: -H-Hl:fH--^-Hffl{; f»-«t u cw.^ns r §fk I PORT a T DHWER5 I po^^fww ISTE-R rJCREMENTEFt f IHTECT UPT.JSEfll* L_PQH T. amd listen Et/^i-Ks FFKWfMfcM COUNTER P-SEH - USTMJCTICM fH£.lFTKXa ' RE<k£TEft f*~~ I PCfTT 3 DRVEW3 '"""Fi>T"' FQHT 1 C«N'ER6 Twmn--nfwm- T " T Gambar 2. 2. Blok Diagram AT89S51 10 d. Organisasi Memori Semua mikrokontroler keluarga MCS-51 memiliki pembagian ruang alamat untuk memori program dan memori data. Pemisahan memori program dengan memori data tersebut membolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8-bit. Mikrokontioler AT89S51 memiliki memori program yang terpisah dengan dari data. Kapasitas memori program internal sebanyak 4 Kbyte yaitu dari alamat 0000H - OFFFH. Namun memori program AT89S51 ini dapat ditingkatkan sampai 64 Kbyte dengan menggunakan memori program eksternal. Pembatasan alamat sampai 64 Kbyte ini disebabkan karena mikrokontroler AT89S51 hanya memiliki 16 jalur alamat (2 = 65536 byte). Mikrokontroler AT89S51 juga memiliki memori data internal yang disebut sebagai RAM internal. Ruang memori data dibagi menjadi tiga blok, yaitu bagian rendah 128-byte (lower 128-byte), bagian tinggi 128-byte (upper 128-byte) dan SFR (Special Function Register). 2.2 Perangkat Lunak (Software) Mikrokontroler AT89S51 memiliki 110 macam instruksi yang dikelompokkan dalam 5 bagian yaitu instruksi transfer data, instruksi aritmatika, instruksi logika, manipulasi variabel Boolean, dan instruksi percabangan. 11 a. Instruksi Transfer Data Instruksi ini memindahkan antara register dengan register, memorimemori, antarmuka register, dan antarmuka memori. Instruksi transfer data meliputi : - Mov Rn, #data Mov DPTR, #data 16 bit - Mov Rn, A Move A, @A + DPTR - Mov Rn, alamat data Move A, @A + PC - Mov A, #data Movx @DPTR, A - Mov A, @Ri Move A, @DPTR - Mov A, Rn Movx A, @Ri - Mov alamat data, A Move @Ri, A - Mov alamat data, Rn PUSH alamat data - Mov alamat data, @Ri POP alamat data - Mov alamat data, #data XCH A, Rn - Mov alamat 1, alamat 2 XCH A, alamat data - Mov @Ri, A XCH A, @Ri - Mov @Ri, alamat data XCHD A, @Ri - Mov @Ri, #data 12 b. Instruksi Aritmatika Instruksi ini melakukan penjumlahan, pengurangan, operasi aritmatika penjumlahan yang meliputi satu, pengurangan satu, perkalian, dan pembagian. c. ADD A, #data INC A ADD A, @Ri INC @Ri ADD A, Rn INC DPTR ADD A, alamat data INCRn ADDC A, #data INC alamat data ADDC A, @Ri MULAB ADDC A, Rn DIVAB ADDC A, alamat data DA A DEC A SUBB A, #data DEC @Ri SUBB A, Rn DECRn SUBB A, alamat data DEC alamat data SUBB A, @Ri Instruksi Logika Instruksi ini melakukan operasi logika seperti AND, OR, XOR, perbandingan, pergeseran, serta komplemen. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah : - ANLA, #data - XRLA, #data - ANLA,#Rn - XRLA,#Rn - ANLA, @Ri - XRLA, @Ri 13 ANL A, Rn - XRL A, Rn XRL alamat data, A ANL A, alamat data ANL alamat data, A - XRL alamat data, #data ORL A, #data - CLRA ORL A, #Rn - CPL A ORL A, @Ri - RLA ORL alamat data, A - RRA ORL alamat data, #data - RRCA ORL A, Rn - SWAP A d. Manipulasi Variabel Boolean Instruksi ini melakukan manipulasi variabel Boolean. Yang termasuk dalam instruksi ini adalah : CLRC ORL A, /bit CLR bit MOV C, bit SETBC MOV bit, C SETB bit JC relative CPLC JNC relative CPL bit JB bit, relative ANL A, bit JNB bit, relatf ANL A, /bit JBC bit, relatif ORL A, bit 14 e. Percabangan Instruksi ini mengakibatkan suatu program melompat ke suatu alamat tertentu. Percabangan dibedakan menjadi 2 yaitu percabangan tanpa syarat dan percabangan bersyarat. Percabangan tanpa syarat - ACALL alamat 11 bit LJMP alamat 16 bit - LCALL alamat 16 bit SJMP relative - RET JMP @A+DPTR - RETI JZ relative - AJMP alamat 11 bit JNZ relatif 2. Percabangan bersyarat - CJNE A,alamat data,relative - CJNE A, #data, relative - CJNE Rn, #data, relative - CJNE @Ri, #data, relative - DJNZ Rn,relative - DJNZ alamat data, relative - NOP 15 2.2. Sensor Sensor adalah alat yang berfungsi untuk mendeteksi perubahan keadaan dan menghadirkannya sebagai suatu sinyal masukan bagi sistem instrumentasi berikutnya. Sensor umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu : 1. Pemancar 2. Penerima Bagian sensor yang berguna sebagai pemancar pada rancangan ini adalah LED infra Red, Bagian sensor yang berguna sebagai penerima pada rancangan ini adalah Fototransistor 2.2.1 LED infra Red Pada LED energi memancar sebagai cahaya Dengan dibuat menggunakan unsur- unsur seperti galium, arsen dan fosfor. LED dapat memancarkan cahaya merah, hijau, kuning, biru, jingga atau infra merah (tak tampak). LED yang menghasilkan pemancaran didaerah cahaya sangat berguna dalam instrumentasi, alat hitung dan sebagainya. LED infra-red dapat memancarkan radiasi dalam daerah ultraviolet visible (sinar tampak) dan infra merah pad pada spectrum elektromagnetik. Radiasi cahaya yang dihasilkan LED infra-red ini sebanding dengan arus forward bias yang diberikan pada LED tersebut. LED infra-red merupakan LED biasa, hanya saja cahaya yang dipancarkan akibat adanya forward bias tidak dapat dilihat oleh mata, karena cahaya yang dipancarkan ada pada daerah infra red. LED infra-red adalah jenis semikonduktor/?-M/«ncr/o« yang bekerja pada kondisi forward bias. 16 LED infra-red mempunyai penurunan tegangan lazimnya dari 1,5 Volt sampai 2,5 Volt untuk arus diantara 10 dan 150 mA. Penurunan tegangan yang tepat tergantung dari arus led, warna, kelonggaran dan sebagainya. Tegangan LED memiliki kelonggaran yang cukup besar. Kecemerlangan cahaya led tergantung dari arus. Biasanya arus led diantara 10 sampai 50 mA akan menghasilkan cahaya yang cukup untuk banyak pemakaian. Gambar 2.3LED infra red memperlihatkan lambang skematik LED, dimana panah-panah disebelah luar melambangkan cahaya yang dipancarkan. Karakteristik infra merah sama dengan led pada umumnya, saat tegangan forward bias yang diberikan masih dibawah tegangan ambang LED tersebut arus belum dapat mengalir, tetapi setelah tegangan forward yang dikenakan pada LED mencapai tegangan ambang maka pertambahan arus akan meningkat cepat dan tegangan akan mendekati konstan. Arus forward bias yang mengalir pada p-n junction menyebabkan hole terinjeksi kedalam bahan tipe p, yang biasanya dikenal dengan penginjeksian minoririty carrier. Pada saat minority carrier ini bergabung, maka energinya akan sama dengan energi gabungan band. Dari bahan semikonduktor yang dilepaskan, sebagian diubah dalam bentuk cahaya, sedangkan sisanya dilepas dalam bentuk panas, dan perbandingannya ditentukan oleh proses pencampuran p-n junction tersebut. Jika arus listrik dialirkan melalui junction arsenide dari LED infra-red elektron secara terus menerus bertambah hingga melepas energi cahaya dan panas. 17 2.2.2 Fototransistor Fototransistor memiliki struktur yang sama dengan transistor dimana basis diletakkan pada posisi penerima cahaya. Bagian luar fototransistor memperoleh cahaya yang masuk kedalam kristal. Energi cahaya itu akan menciptakan pasangan hole-elektron didalam basis dan menyebabkan transistor bekerja. Dengan demikian fototransistor itu dikontrol oleh cahaya dan bukan oleh arus basis. Didalam kenyataannya beberapa fototransistor dibuat tanpa kaki basis seperti tampak pada gambar dibawah ini: ^ h* Gambar 2.4 Gambar Fototransistor Fototransistor merupakan penerima cahaya yang berasal dari sumber cahaya (transmitter). Alat ini akan mendeteksi cahaya yang dipancarkan oleh LED infra red pada jarak tertentu. Tanpa cahaya masuk ke permukaan menyebabkan hanya sedikit arus yang mengalir. Fototransistor mengalirkan arus sebesar 10 nA pada suhu ruang. Ketika cahaya masuk menembus daerah depresi dan membawa elektron-hole dioda menghantar dan menyediakan arus basis untuk transistor, dengan demikian phototransistor akan memberikan penguatan arus demikian juga kolektor diharapkan mengalir arus yang cukup banyak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra-red dapat diterima langsung oleh fototransistor atau melalui 18 metode pantulan dimana kemampuan mendeteksi fototransistor tergantung pada metode yang digunakan, secara langsung atau pantulan. Saat fototransistor dicatu, hubungan kolektor akan dicatu balik, sehingga sebagain besar tegangan yang diberikan akan muncul lewat hubungan-hubungan ini. Hubungan emiter-basis akan tercatu maju tanpa adanya radiasi yang datang, pembawa minoritas yang dibangkitkan oleh panas, yakni elektron-elektron dari basis dan lubang dari kolektor akan melewati hubungan kolektor dan akan membentuk arus kolektor jenuh balik. Datangnya cahaya radiasi pada hubungan kolektor, pembawa-pembawa tambahan akan dibangkitkan yang akan menghasilkan arus jenuh balik tambahan. 2.3. Transistor Sebagai Saklar Pengaplikasian Transistor sebagai saklar berarti transistor dioperasikan pada salah satu titik saturasi atau titik sumbat, tapi tidak di tempat-tempat sepanjang garis beban. Apabila transistor berada dalam keadaan saturasi, transistor seolaholah merupakan sebuah saklar tertutup. Apabila transistor tersumbat (cut off), maka transistor ini berfungsi seperti sebuah saklar yang terbuka. Penggunaan transistor sebagai saklar adalah dengan memanfaatkan daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (cut off) transistor. Ketika transistor pada daerah saturasi maka arus mengalir tanpa halangan dari kolektor menuju emitor dan Vce ~ 0, sedangkan arus kolektor jenuh IC sama dengan Vcc/Rc- Kondisi ini menyerupai sebagai saklar pada kondisi tertutup (ON). Untuk membuat kondisi transistor konduksi diperlukan arus yang sangat besar atau minimal Ib >VP- 19 VCC T > RC T It RB RC Tertutup VCE=0 2 \A i E RE Gambar 2.5. (a) Transistor dalam keadaan konduktif (b) Ekivalen saklar tertutup Pada kondisi transistor non konduktif (cut off), berlaku ketentuan VCe~VCc dan Ic ~ 0. Pada kondisi demikian menyupai saklar pada kondisi terbuka (off). Kondisi non konduktifdidapat dengan cara tidak memberikan bias VCC lc=0 nr RC lb=0 % T wc • "~ k. lb _Jc RC Terbuka VCE=VCC ^ RE Gambar 2.6. (a) Transistor dalam keadaan (b) Ekivalen saklar terbuka Non konduktif pada basis atau Ib = 0 atau pada basis diberi tegangan mundur terhadap emitor. Perhitungan kondisi saklar secarateori adalah sebagai berikut. 1. Kondisi cut off * ce Vcc— Ic-Rc Karena kondisi cut off\Q =0 ( kondisi ideal) maka; (2.1) 20 Vce = Vcc- O.Rc Vce = Vcc (2.2) Besar arus basisi Ibadalah lb =Ic/P = 0/(3 lb =0 (2.3) 2. Kondisi saturasi atau jenuh Vce = Vcc —IC.RC Karena kondisi saturasi Vce = 0 (kondisi ideal) atau V^ =0,3 Volt. Maka IC=VCC/RC (2.4) Besar tahanan basis Rb untuk mendapatkan arus basis IB pada kondisi benarbenar saturasi adalah : Rb= (Vbb-Vbe) / lb saturasi ( 2.5) Besar arus basis lb saturasi adalah : P . Ib > Ic atau Ib sat > Ic / p Keterangan: Vcc : Tegangan Sumber/Catu Daya Vce : Tegangan Colector Emitor Vbe : Tegangan Basis Emitor Vb : Tegangan Basis Ic : Arus Colector lb : Arus Basis (2.6) 21 : Arus Emitor : hfe (Faktor Penguatan DC) 3 2.4. Relay Relay adalah sebuah alat elektromagnetik yang dapat mengubah kontakkontak saklar sewaktu alat ini menerima arus listrik. Alat ini tersusun atas sebuah kumparan kawat beserta sebuah inti besi lunak. Fungsi utama relay adalah mengontrol arus yang lebih besar dalam rangkaian dengan arus kecil yang melewati kumparan. Pada prinsipnya relay terdiri dari kumparan kawat penghantar, jika kumparan itu diberi arus listrik, maka inti (core) kumparan yang terbuat dari besi lunak akan menjadi magnet. Adanya magnet buatan ini akan menarik besi lunak pengungkit, sehingga mendekati magnet buatan, akibatnya kontak hubung akan berpindah dari satu posisi kontak keposisi yang lain. Dengan berpindahnya posisi kontak ini maka jadilah sebuah saklar. Banyaknya kontak hubung ini bervariasi, sehingga menghasilkan saklar SPST (Single Pole Singel Throw) , SPDT (Single Pole Double Throw), DPST (Double Pole Singel Throw), DPDT (Double Pole Double Throw), tergantung banyaknya kontak yang bisa digerakkan oleh pengungkit. 5 30 I + r 4 1 ; 2 . j c •LP (a) Gambar 2.7. (a).Simbol Relay SPDT. (b) Relay SPDT (b) 22 Sewaktu arus kontrol melewati kumparan, inti besi lunak akan dimagnetisasi, armatur ditarik oleh inti yang dimagnetisasi. Gerakan armatur ini akan menutup kontak 3 dengan kontak 4 dan akan membuka kontak 3 dengan kontak 5. Dengan kata lain gerakan armature tadi telah mengubah posisi kontak 3. Kontak-kontak ini dapat digunakan mengontrol arus yang lebih besar dalam rangkaian. Pada gambar 6 dipakai untuk mengambarkan relay dalam diagram rangkaian. Simbol ini terdiri dari sebuah kumparan dan 2 set kontak, satu biasanya terbuka (normally open atau NO), lainnya biasanya tertutup (normally close atau NC). Sewaktu arus melewati kumparan, kontak NO tertutup, sebaliknya kontak NC terbuka. Pada badan relay dituliskan kemampuan arus dan tegangan maksimal yang dapat dibebankan sehingga dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Berikut merupakan sifat-sifat dari relay, antara lain: a. Untuk mengoperasikan relay, kuat arus yang dibutuhkan sudah ditentukan pabrik. Pada relay yang hambatannya kecil membutuhkan arus yang besar, sedangkan relay yang hambatannya besar membutuhkan arus yang kecil. b. Besarnya hambatan kumparan ditentukan oleh tebal kawat yang dipakai. c. Tegangan yang diperlukan relay adalah hasil kali antara kuat arus dan hambatan. d. Daya yang diperlukan relay adalah hasil kali antara tegangan dan kuat arus 2.5. Motor AC Motor AC merupakan mesin yang dapat merubah energi listrik menjadi energi gerak yang dioperasikan oleh arus bolak-balik. Motor AC pada dasarnya terdiri dari dua macam bagian pokok. yaitu: 23 1) Rotor Kumparan rotor atau komutator adalah bagian motor yang bergerak, tersusun atas kumparan-kumparan yang diletakkan pada poros motor. Jika dialiri arus, maka kumparan rotor akan menghasilkan//wx/nag«e/. 2) Stator Stator adalah bagian motor yang tetap/ stasioner. Bagian ini terdiri dari magnet yang mempunyai dua kutub. Pada bagian ini akan dihasilkan garis gaya medan magnet yang bergerak dari kutub utara ke kutub selatan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah koil (electromagnet) ataupun magnet permanen. Adapun prinsip kerja dari motor AC: stator dihubungkan kecatu tegangan AC, rotor tidak dihubungkan secara listrik kepecatu tetapi mempunyai arus yang di induksikan kedalamnya oleh kerja transformator dari stator. Bekerjanya motor AC bergantung pada medan magnet putar yang ditimbulkan dalam celah udara motor oleh arus searah stator. 2.6 LM 555 (Timer) LM 555 merupakan Ic yang stabil sebagai pembangkit waktu. Oleh karena itu LM 555 disebut sebagai IC timer. LM 555 dapat menghasilkan frekuensi yang stabil. Karena sifat tersebut, LM 555 dapat juga digunakan sebagai modulasi suatu sinyal. Untuk melakukan fungsi timer atau suatu penundaan dibutuhkan satu resistor external dan kapasitor. Jika LM 555 dimanfaatkan sebagai suatu osilator yang dapat membangkitkan frekuensi tertentu, maka nilai frekuensi yang dibutuhkan dikendalikan dengan dua buah resistor dan satu kapasitor. 24 OV 1 [ ]fi +3-15 V J 7 discharge output 3 l J 6 threshold reset 4[ ] 5 control voliaqe Gambar 2.8. Konvigurasi LM 555 MINCr COMfO NENr& K1 decoupling [l2 s A = 7 output SSS K2 [J *?„[ * |2 47 8 b . C c;* Gambar 2.9. Aplikasi LM 555 Dari gambar dapat dilihat, untuk menghasilkan suatu frekuensi tertentu, nilai frekuensi dapat diketahui dengan ketentuan sebagai berikut: 1.44 / = (Kl + 2i?2)xC (2.7) 2.7 LM 358 LM 358 merupakan IC op-amp, yang terdiri dari 2 op-amp. Op-amp berguna untuk memperkuat suatu sinyal. Op-amp dapat menguatkan sinyal dc atau suatu tegangan yang berubah lambat terhadap waktu. Op-amp mempunyai dua buah input, yaitu input inverting dan input non inverting yang berfungsi untuk membandingkan dua buah signal yang masuk keinputnya. Sebagai sebuah penguat, op-amp dapat memperbesar sinyal dengan 2 cara yaitu : 25 I) Mode Inverting Pada mode inverting, signal dimasukkan pada input inverting dan input non inverting digroundkan. Output akan beriawanan fasa dengan inputnya. Untuk memperoleh besar penguatan tertentu, maka dilakukan dengan memberikan umpan balik negatif. Dengan umpan balik ini, maka nilai penguatan dapat diatur sampai harga tertentu. -WV- -A/W Gambar 2.10. Penguat Inverting Gain m_ (2.8) R2 V out = xVin (2.9) R2 2) Mode Non Inverting Signal dimasukkan pada input non inverting, dan input inverting digroundkan. Output dari op-amp fasanya sama dengan sinyal input. AAA- AAA—i -•—• Vin Gambar 2.11. Penguat Non- Inverting. 26 Gambar 2.11. Penguat Non- Inverting. RI + R2 Gain (2.10) R2 v , V out = RI + R2 „. xVin (2.11) R2 *u 1 2 INVERTING INPUT A —— HON INVERTING 3 < V* L^ Aiz^ LIT* 7 OUTPUT B ~ S INVERTING INPUT 1 INPUT A 4 *S NON-INVERTING INPUTS Gambar 2.12. Konvigurasi LM 358 2.8 Motor DC Motor DC merupakan mesin yang dapat merubah energi listrik menjadi energi gerak yang dioperasikan oleh arus searah. Motor DC pada dasarnya terdiri dari dua macam bagian pokok, yaitu: 3) Rotor Kumparan rotor atau komutator adalah bagian motor yang bergerak, tersusun atas kumparan-kumparan yang diletakkan pada poros motor. Jika dialiri arus, makakumparan rotor akan menghasilkan fluxmagnet. 4) Stator Stator adalah bagian motor yang tetap / stasioner. Bagian ini terdiri dari magnet yang mempunyai dua kutub. Pada bagian ini akan dihasilkan garis gaya medan magnet yang bergerak dari kutub utara ke kutub selatan magnet. Medan 27 magnet yang dihasilkan oleh sebuah koil (electromagnet) ataupun magnet permanen. Adapun prinsip kerja dari motor DC menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik. Yaitu bila ada arus yang mengalir pada kumparan rotor, maka akan timbul flukmagnet pada kumparan tersebut. 27 BAB III PERANCANGAN 3.1 Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras (hardware) dari Penghancur Sampah Berbasis Mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada blok diagam berikut: Pemancar Penerima Inframerah Inframerah -* K •v Mikro kontroler Motor DC Penggerak Relay A V AT89S51 —• Driver '' Buzer Motor AC Gambar 3.1 Blok Diagram Perangkat Keras (Hardware) Berdasarkan blok diagram diatas, setelah alat diaktifkan maka Mikrokontroler akan mendeteksi kondisi penerima inframerah sebagai sensor untuk mendeteksi adanya sampah atau tidak. Jika sensor ini sudah aktif, maka mirkrokontroler akan mengaktifkan buzer sebagai tanda bahwa alat sudah siap untuk bekerja. Setelah alat dinyatakan siap, maka mikrokontroler mengecek kondisi penerima inframerah. Jika inframerah mendeteksi adanya sampah atau penghalang, maka mikrokontroler akan menggerakan motor DC menggunakan rangkaian penggerak relay agar kondisinya menutup penyaring. Setelah kondisi penyaring yang sudah tertutup, maka mikrokontroler mengkatifkan motor AC untuk menghancurkan sampah yang masuk. Mikrokontroler mengecek kondisi sampah dengan rangkaian penerima dan pemancar inframerah hingga kondisi sampah sudah dinyatakan habis/hancur. 28 Setelah to, maka mikrokontroler memerintahkan penggerak motor DC untuk menggerakkan penyaring sampah membuka dan mangktiflcan buzer sebagai tanda bahwa sampah telah selesai dihancurkan. Kemudian mkrokontroler akan me„geeek seperti kondisi awal ada ketika ada sampah hingga selesai menghaneurkan lagi secara berulang-ulang hingga alat selesai dimatikan. 3.1.1 Pemancar Infra Merah .nftamerah merupakan salah satu media komunikasi udarc yang dapa, digunakan sebagai sebagai isyara, tertentu. Misalnya digunakan untuk mendeteksi adanya pengha,a„g pada rangkaian ini. Untuk mendapatkan eahaya inframerah ymg maksimal. maka diperlukan modulasi sinyal tersebut dengan frekuensi earier antara 30 - 40 KHz. Untuk memperoleh frekuensi tersebut maka salah satunya dapat digunakan IC 555. Selain IC ini mudah di dapatkan. rangkaian yang digunakan jugacukup sederhana. Benkut realisasi rangkaian yang digunakan. +5V R1 1k 7 ' DIS S 8 R2 20k OUT 2 TR R3 THR z > 330 C1 1nF D2 LM555 U8 Gambar 3 LED C2 .2. Rangkaian Pemancar Inframerah dengan IC 555 29 Berdasarkan rangkaian diatas, maka besarnya frekuensi carier yang dihasilkan adalah seperti perhitungan berikut. f =l,44/((Rl+2R2)xCl) = l,44/((lK + 2.20K)xl.l(T9) -35,121 KHz Dengan frekuensi di atas, maka inframerah akan bekerja optimal karena masih bekerja antara range 30-40KHz. Yang merupakan kondisi optimal inframerah sebagai komunikasi udara. 3.1.2 Rangkaian Penerima Inframerah Rangkaian ini merupkan rangaian penerima dari sinyal infra red. Rangkaian terdiri dari penerima sinyal phototransistor dan rangkaian komparator. Gambar dari rangkaian ini dapat dilihat di bawah ini: +5V T 100 K/ >/ 100K LM358 i L14Q1 IN 4148 3 > LM358 / 10 K } > 100 n IN 4148, 10 uF i 47 K ^ 10 K < < 10 K z: > 47 K s _L Gambar 3.3. Penerima Inframerah Rangkaian masukkan berupa rangkaian diferensial, dimana dari masukkan diferensial ini akan dibandingkan, kemudian hasilnya merupakan output 30 komparator tingkat 1. Kerja dari rangkaian ini adalah, jika komparator tingkat 1 berlogika tinggi, maka output komparator tingkat 2 akan berlogika rendah. Jika output pada komparator tingkat 1adalah rendah, maka output pada komparator tingkat 2 adalah tinggi. Pada rangkaian komparator, input inverting merupakan tegangan referensi (V ref) untuk input non inverting. Input inverting ini akan dibandingkan dengan input non inverting. Jika input non inverting lebih besar dari input inverting, maka output dari komparator adalah tinggi (high), sedangkan jika input inverting lebih besar dari input non invertingnya, maka output akan berlogika rendah (low). Dari gambar rangkaian diatas, tegangan referensi (V ref) diatur oleh potensio 100 KO dan resistor 10 KQ. Jika potensio merupakan Rl dan resistor merupakan R2, maka tegangan referensi dapat dicari dengan persamaan : Vref=—^— Vcc RI + R2 Saat Input non inverting berlogika tinggi (high), Vref harus dibuat lebih kecil, dengan tujuan agar output komparator berlogika tinggi juga. Untuk mendapatkan output komparator yang maksimal, maka Rl (potensio) diatur sesuai kebutuhan tegangan output yang diiginkan. Output komparator tingkat 1 merupakan input inverting bagi komparator tingkat 2. Jika output komparator 1 tinggi, maka untuk mendapatkan output berlogika rendah pada komparator 2, Vref dibuat lebih besar dari input invertingnya, dan potensio perlu diatur untuk mendapatkan output komparator 2 berlogika rendah (low). Jika kondisi iput komparator berlogika rendah (low), maka terjadi sebaliknya. 31 Dioda yang dipasang dalam rangkaian ini berfungsi sebagai penyearah dan berguna untuk memberikan perlindungan untuk komparator komparator 2. Dioda- dioda ini akan melindungi komparator 2 dari tegangan masukkan yang terlalu besar. Dioda ini akan memotong siklus output yang ada. Output akan terpotong siklusnya sebesar 0,7 V, maka keluaran komparator 1 dibatasi antara 0,7 V sampai 5 V. Untuk resistor dan kapasitor yang dipasang pada tiapa output berfungsi sebagai filter. Komponen-komponen ini membuang derau dan frekuensi yang tidak dibutuhkan. 3.1.3 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51 Pengendali utama alat ini adalah mikrokontroler AT89S51. Rangkaian sistem minimum ini memerlukan sebuah mikrokontroler AT89S51, osilator kristal dan rangkaian reset serta power supply. Dengan rangkaian ini mikrokontroler sudah siap bekerja sesuai denganprogram yang ada dalamflash memorinya. Rangkaian osilator pada sistem ini digunakan oleh mikrokontroler sebagai sinyal denyut (clock). Frekuensi clock inilah yang menentukan kecepatan eksekusi yang akan dijalankan. Frekuensi clock maksimum yang diperbolehkan adalah 33MHz. Dalam perancangan ini, periode siklus mesin yang diinginkan adalah lus. Hal ini karena untuk memudahkan perhitungan pemanfaatan timer pada mikrokontroler untuk keperluan sistem pewaktu pada alat ini. Dengan menggunakan 2 buah kapasitor 30 pF dan sebuah XTAL, maka besarnya frekuesi XTAL (f) yang diperlukan yaitu: f - 12. 1/t = 12/.10"6s = 12MHz. 32 Sedangkan untuk membangkitkan sinyal reset, maka diperlukan sebuah kapasitor elektrolit 10 uF/25 V dan resistor tetap dengan nilai tahanan sebesar 10 kQ serta sebuah push button switch. Dalam rancangan alat ini rangkaian reset dapat bekerja secara manual maupun otomatis saat catu daya diaktifkan. •tfV SW1 RST Gambar 3.4. Skema rangkaian reset Berdasarkan gambar 3.4 ketika catu daya diaktifkan, kapasitor C4 akan berlogika 1. Arus mengalir dari Vcc langsung ke kaki reset sehingga kaki tersebut berlogika 1. Kemudian kapasitor terisi hingga tegangan pada kapasitor (Vc) mencapai Vcc, otomatis tegangan pada R4 atau tegangan Vrst turun menjadi 0 sehingga kaki reset akan berlogika0 dan proses reset berakhir. Jika saklar SW1 ditekan, reset bekerja secara manual dan aliran arus akan mengalir dari Vcc menuju kaki reset. Sehingga tegangan reset akan menjadi 5V. Tegangan 5V tesebut menyebabkan kaki reset berlogika 1 pada saat saklar tersebut ditekan. Saat saklar dilepas, aliran arus Vcc akan terhenti menuju ke nol sehingga logika pada kaki ini berubah menjadi 0 dan proses reset selesai. Tegangan reset minimal (Vrst) untuk AT89S51 yaitu sebesar 0,7 Vcc (3,5V). Sehingga tegangan pada kapisitor (Vc) adalah Vc = Vcc- VRS, = 1,5V. Dengan tegangan Vc = ' 1,5V, maka diperoleh besarnya waktu reset, yaitu : rn m 1 _, -T *» T^» 1 -~ '»QJ 1 o in "^ ^ 5 in in <n ,—< m m — ^ > m m o r- m r-« c o •H o i r-- <© MD i m rn O •• CO in "3 c .,_, C/5 r/i ON <U <u 00 3to X N CO T3 cS _* to G c3 • »•* c3 t<D u. < p -fa C O 4> O, r/J 00 S3 3. 3 •5= t/5 S c s -«-> u t/5 M 3 r/1 o "?•? O O -^ s >© rn w u 3 u. OS +-* ^ t/5 r/J in in C/5 O 00 < 4) c o .*: o S e s s es 03 ,as 61) S X> s 0) •c 3 <u a; 3 03 60 u. 03 ti 03 >, .— C ¥ 43 3 s s < DC < < • '"> •? in (i co c< < ; oo f- co in * co co to co co co C: •- M 01 vj u'j COfl)rrri-f-r- o ^ a « q1 S © N < < < < ;* < < < x 0) a o e s c «*~* is CO i/5 03 4».B9 SI 03 c •a Di _l S2 <n rn HQh O 34 3.1.4 Rangkaian Penggerak Relay Rangkaian penggerak relay dalam alat ini berfungsi sebagai saklar pada motor DC dan motor AC. Pada motor DC menggunakan dua buah penggerak relay, karena untuk mengubah polaritas tegangan sehingga bisa digunakan untuk membalik arah motor DC yang digunakan. Sedangkan pada motor AC hanya menggunakan satu buah. Hal ini dikarenakan hanya untuk mengaktifkan dan mematikannya saja. Berikut aplikasinya rangkaian yang digunakan pada alat ini: +12V y LS2 5 3q D1 ik •* IN 4002 4 1 2 PortMC -i :.! « Wy 2 K Q2 RELAY SPDT 2N2222 | Gambar 3.6. Rangkaian Penggerak Relay Penggerak relay yang digunakan adalah dengan RU-SS-122 produk Good Sky, yaitu merupakan relay semikonduktor yang cocok untuk penggunaan pada beban 220VAC dan 12VDC. Relay jenis ini mempunyai tegangan kerja 12VDC dengan besarnya resistansi lilitannya "Rc = 400D" dan kemampuan arus beban sebesar 5A. Untuk mengaktifkan relay, maka digunakan transistor Q2 yang berfungsi sebagai saklar elektronik. Transistor Q2 yang merupakan transistor NPN tipe 2N2222 dengan besarnya hfe = '100' dan Ic max = '1A'. Dengan besarnya resistansi Rc = '400Q' pada kaki colector Q2, maka untuk mengaktifkan relay IT i s\ dibutuhkan arus colector Ir yaitu /,. = —^- = — = 30mA Rc 400Q 35 Ketika relay aktif, maka transistor Q2 berfungsi sebagai saklar tertutup/kondisi saturasi. Untuk membuat transistor Q2 saturasi, maka dibutuhkan IH sat. Sesuai dengan persamaan, IB sat >—, maka besarnya IB sat yaitu: IH sat 30mA > 100 atau R< _ > 0,3mA . Dengan mengasumsikan IH sat = '0,35mA', maka besarnya R5 RHli dapat dicari VUH-Vul.. ' BK 5-0,7 Iltsat 0,35mA ' BB dengan menggunakan persamaan 2.10 yaitu: = 12285 Q~ 12 kQ. Dengan menggunakan rangkaian penggerak relay, maka motor DC dan AC dapat dikontrol secara otomatis menggunakan mikrokontroler. Berikut aplikasi penggerak relay pada rangkaian penggerak motor DC dan AC yang digunakan pada alat ini. MG1 MOTOR DC LS3 IN4002 jt. D2 IN4002 R6 12k P1.0 t -AA/V- Q2 RELAY SPDT | RELAY SPDT > 2N2222 pi -1 L Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak motor DC ~WV* R6 1 36 12V 0 LS1 5 -X D2 -° * 4 IN 4002 V1 M3 R6 VAC RELAY 12k Q2 P1 2 2N2222 MOTOR AC Gambar 3.8 Rangkaian Penggerak Motor AC 3.1.5 Rangkaian Buzer Rangkaian buzer pada alat digunakan sebagai penanda bahwa alat sudah selesai menghancurkan sampah serta digunakan pada pananda awal yang menyatakan bahwa alat sudah siap dioperasikan setelah diaktifkan. Berikut gambar rangkaian aplikasi yang digunakan padaalat. 12V Q R6 12k P1.2 Q_>- 2_ . ' Q2 suzef. 2N2222 " Gambar 3.9 Rangkaian buzer Berdasarkan rangkaian diatas, pada dasarnya sama seperti rangkaian penggerak relay yang menggunakan transistor sebagai saklar sebagai driver yang digunakan. Untuk perhitungannya sama seperti pada rankaian penggerak relay hanya perbedaan terietak pada arus yang dibutuhkan untuk mengkatifkan buzer lebih besar daripada relay yaitu . Cara kerja rangkaian diatas adalah dengan 37 memberikan logika '1' pada PI.2 untuk mengkatifkan dan memberikan logika '0' untuk mematikannya. 3.1.6 Rangkaian Power Supply Setiap rangkaian elektronik tentunya membutuhkan catu daya, sehingga perancangan catu daya menjadi hal yang sangat penting, agar rangkaian ini dapat memberikan kebutuhan arus dan tegangan yang sesuai. Selain arus dan tegangan yang sesuai, hal lain yang perlu diperhatikan adalah kestabilan dari tegangan dan arus tersebut. Pada alat ini memerlukan tegangan catu +5V, +6V, +24V dan 220 VAC. Gambar rangkaian catu daya yang digunakan pada alat ini dapat dilihat pada gambar berikut. DIODE 8R1DGEJ234 i 220 V O-Uj 3 1 ov o—4-5 VOUT 3 1 ViN ^/\j IN4002 VOUT rv" 3 o LM7815 I-C5 TRANSFORMER '/IN p»uF/25V LM78K CN t\ ~C6 100uf/25V •^C6 IOOuF/25V GND 1 Gambar 3.10 Rangkaian Catu Daya +5V Rangkaian catu daya diatas menggunakan transformator 5A dan pada keluaran 15 AC dipasang empat buah dioda berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh dan mengubah tegangan AC menjadi DC serta kapasitor 2200uF digunakan untuk memperhalus tegangan DC yang dihasilkan. Dari tegangan DC yang berasal dari dioda dan kapasitor, maka untuk memperoleh tegangan supplay +12V digunakan IC LM7812, dan tegangan +5V menggunakan IC LM7805. Tegangan +12 V digunakan pada driver relay untuk penggerak motor 38 DC dan AC serta rangakian buzer, sedangkan +5V digunakan untuk sistim minimum mikrokontroler, pemancar dan penerima inframerah. Pada tegangan supply motor DC yang digunakan pada alat ini adalah sebesar 24V. Tegangan yang digunakan untuk menghasilkan tegangan tersebut berasal dari trafo CT 5A. Hal ini karena arus yang dibutuhkan cukup besar bila dibandingkan pada rangkaian lainnya, selain itu juga terpisah sehingga tidak menimbulkan tegangan drop dengan rangkaian lain. Berikut aplikasi rangkaiannya 220 V T2 J IN5392 5 M kJ +24V ov o-4TRANSFORMER CT ->hJ IN5392 C4 5600UF/25V GND Gambar 3.11 Power Supply Motor DC 3.2 Perancangan Perangkat Lunak Pada perancangan alat ini diperlukan perancangan perangkat lunak untuk menjalankannya. Software atau perangkat lunak digunakan untuk memberikan langkah-langkah yang harus dilakukan CPU. Bahasa yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler adalah bahasaassembly. Software pada alat ini dibagi menjadi satu program utama yang merupakan program inti dari keseluruhan alat ini. Selain itu juga berisi subroutin-subroutin program, antara lain subroutin MOTORBUKA untuk membuka penyaring, subroutin MOTORTUTUP untuk menutup penyaring, MOTORDIAM untuk menghentikan gerakan motor penyaring serta soubroutin SUARA untuk mengaktifkan buzer sesaat. 39 3.2.1 Program Utama. Program utama ini merupakan program yang mencakup seluruh program yang ada pada alat ini. Dimana program ini berisi program yang digunakan untuk mengecek kondisi sensor inframerah yang digunakan untuk mendeteksi adanya sampah atau tidak, serta digunakan untuk mengaktifkan motor AC dan DC serta mengaktifkan buzer. Berikut rancang bangun diagram alir program utama alat ini. Flowchart Program Utama Set data Tunda Scsaat Tunda Sesaat Apakah Sensor Sudah Siap? No Yes t AktHkan Buzer Sesaat Tunda Scsaat Apakah Ada Sampah Masuk? Yes .f Tutup Penyaring Akttfkan Motor AC Tunda Sesaat Apakah sampah Mo sudah hancur? Yes r Matikan Motor AC Tutup Penyaring . ¥ _ ___. Aktffkan Buzer Sesaat Gambar 3.12 Flowchart Program Utama 40 3.2.2 Subroutin MOTOR_BUKA Pada subroutin ini berisi program yang digunakan membuka penyaring menggunakan motor DC yang dikontrol dengan penggerak motor DC menggunakan relay. Yaitu dengan cara memberikan logika '1' pada Pl.O dan logika '0' Pl.l untuk mengaktifkan dan mematikannya dengan memberikan logika '0' pada Pl.O dan Pl.l. Berikut untuk lebih jelasnya perhatikan diagran alir yang ditunjukkan pada flowchart berikut. Start Berikan logika "!' P1.0 Berikan logika '0' P1.0 Tunda Sesaat Motor Berhenti RET Gambar 3.13 Flowchart Subroutin Motor buka 3.2.3 Subroutin MOTOR_TUTUP Pada subroutin ini berisi program yang digunakan menutup penyaring menggunakan motor DC yang dikontrol dengan penggerak motor DC menggunakan relay. Yaitu dengan cara memberikan logika '0' pada Pl.O dan logika T Pl.l untuk mengaktifkan dan mematikannya dengan memberikan logika '0' pada PI.0dan PI.1. Berikut untuk lebih jelasnya perhatikan diagran alir subroutin program MOTORTUTUP. 41 Start Berikan logika'0'P1.01 Lc I Berikan logika T P1.0 Tunda Sesaat Motor Berhenti RET Gambar 3.14 Flowchart Subroutin MotorTutup 3.2.4 Subroutin MotorDiam Soubroutin ini berisi program yang digunakan menghentikan atau mematikan motor DC, dengan memberikan logika '0' pada Pl.O dam Pl.l. Untuk lebih jelasnya perhatikan diagaram alir berikut. V Start - Berikan logika '0' P1.0 J Berikan logika '0' P1.0 • r \ RET V Gambar 3.14 Flowchart Subroutin Motor Diam 3.2.5 Subroutin Suara Subroutin program ini digunakan untuk mengaktifkan buzer sesaat kemudian mematikannya dengan tundaan waktu tertentu. Berikut diagram alir program yang digunakan. 42 Start Berikan logikaT P1.3 j Tunda Sesaat Berikan logika '0' P1.3 i RET Gambar 3.14 Flowchart Subroutin Suara 43 BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN ANALISIS DATA 4.1. Hasil Pengamatan Dari hasil percobaan dan pengamatan yang dilakukan diperoleh beberapa data hasil pengamatan yaitu pada bagian sensor dan proses penghancuran sampah Tujuan dari pengamatan sensor ini yaitu untuk mengamati apakah keluran dari alat yang dibuat sudah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, sedangkan tujuan dari pengamatan proses penghancuran sampah adalah untuk mencatat waktu yang dibutuhkan oleh alat tersebut dalam menghancurkan berbagai jenis sampah organik. Pada pengujian sensor ini dilakukan dengan menggunakan tektronik . Setelah dilakukan pengujian, dan pengamatan, diperolehkan beberapa data sebagai berikut: 4.1.1 Pengamatan keluaran sensor Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa besarnya frekuensi pembawa yaitu 35,121 KHz. Adapun hasil pengamatan yang dilakukan ditunjukan pada gambar dibawah ini. Gambar 4.1 Frekuensi carrier dengan keluaran 35,121 KHz 44 Dengan menggunakan perhitungan dengan rumus 2.11 maka diperoleh frekuensi carier sebagai berikut : f = l,44/((Rl+2R2)xCl) = 1,44/((1K + 2.20K)x1.10"9) = 35,121KHz 4.1.2 Pengamatan waktu penghancuran sampah organik berdasar sifat sampah Tabel 4.1 Waktu penghancuran sampah berdasar sifat sampah Sifat Sampah Organik 1. Sampah basah Waktu (s) 20s 2. Sampah kering 10s 3. Sampah layu 17s Waktu; Sampah layu Sampah kering SaEopah Sampah layu. basah Gambar 4.2 Waktu penghancuran sampah berdasar sifat 45 Berdasarkan grafik diatas waktu yang paling cepat dalam proses penghancuran sampah adalah jenis sampah organik kering, karena sampah organik kering mudah terpotong-potong oleh pisau yang ada dalam alat ini. Waktu penghancuran sampah ini adalah selama 10 detik. 4.1.3 Pengamatan waktu penghancuran sampah berdasar berat dan jenis sampah Tabel 4.2 Waktu penghancuran sampah berdasar berat dan jenis sampah Sifat Sampah Berat sampah Ions 2ons 3ons Waktu(s) Sampah kering 10 Sampah basah 20 Sampah layu 17 Sampah kering 18 Sampah basah 27 Sampah layu 23 Sampah kering 20 Sampah basah 28 Sampah layu 25 46 Grafik 30 ^ 2 5 25 -—• ~~~ n 2€) 20 waktu (sekon) . 17 i« 15 10 iO 0 ? I berat sampah (oris) ; •- k,: r 111} — „JMh I.IVU Gambar 4.3 Waktu Penghancuran Sampah Berdasar Berat dan Sifat Sampah Berdasarkan grafik diatas semakin berat beban sampah maka proses penghancuranya akan semakin lama dan semakin kering sampah proses penghancurannya semakin cepat. Berat sampah maksimal yang mampu ditampung oleh alat ini maksimal 3 ons dan waktu yang dibutuhkan untuk proses penghancuran sampah ini maksimal 28 detik. 4.1.4 Pengamatan Proses Penghancuran Sampah Organik Gambar 4.4 Proses Penghancuran Sampah 47 Berdasarkan gambar diatas proses penghancuran sampah diawali dengan bunyi buzzer setelah itu sampah dimasukan kedalam tabling sampah, masuknya sampah ini diditeksi oleh sensor. Kemudian penyaring sampah menutup, setelah itu motor AC aktif dan motor AC ini memutar pisau pemotong, sehingga sampah dapat dihancurkan. Setelah sampah terolah, penyaring sampah membuka dan motor AC berhenti. Dengan demikian proses pengolahan sampah selesai dan ditandai dengan bunyi buzzer. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Unjuk kerja "Penghancur Sampah Organik Secara Otomatis Untuk Rumah Tangga BerbasisAT89S51" secara keseluruhan sudah sesuai dengan fungsi yang diharapkan yaitu dapat menghemat waktu dan mempermudah pemanfaatan sampah organik khusususnya untuk sampah rumah tangga. 2. Karena alat ini hanya replika saja dan bentuknya kecil maka sampah yang dapat di tampung juga masih terbatas yaitu maksimal 3ons 3. Waktu yang dibutuhkan untuk menghancurkan sampah singkat yaitu maksimal 28 detik 5.2. Saran 1. Memperluas penampang tabung tempat sampah 2. Jenis sampah yang diolah lebih beragam DAFTAR PUSTAKA 1. Malvino,2003, "Prinsip-prinsip Elektronika ", Salemba Teknika, Jakarta 2. Putra, Agfianto.Eko,2002, "Belajar Mikrokontroler A T 89C51/52/55" GAVA Media,Yogyakarta. 3. Bishop,Owen,"Dasar-dasar Elektronika"Erlangga, Jakarta 4. Sumanto, MA.Drs,1993. "Motor Listrik Arus bolak-balik", Penerbit Andi Ofset, Yogyakarta. LAMPIRAN X** C ) Lubang tenpat sensor O Motor DC Pisau Mekanik Penghancur Sampah * 3 | ,J ^rX *©] 3 [:d. "! H 1 i l f?l l-r^jr-i—!!'• .. ££££££££ § 9 441W ^H-M ££££££££ r^FrFFW 5C l$£ -r> S 00 a e P3 CD !-i s X) O •VW 1—Wv-1- -•)•= 5 - -^ I- o c <& .2 61) sampah.asm Si 52 53 BIT P2.3 BIT P2.4 BIT P2.5 54 55 56 57 BUZER BIT BIT BIT BIT BIT P2.1 P2.2 P3.3 P3.1 Pi.3 MOTOR_AC BIT Pi.2 START: kembali DCl DC2 BIT Pl.O BIT Pl.l ORG ACALL 00H SET_DATA ACALL LDELAY acall MOV DELAY ; lakukan penundaan sesaat.... A,p2 ; baca isi status sensor pada port 2 ke akumulator ANL A,#00111110B cjne A,#00111110B,START ; apakah sensor sudah siap bekerja?tidak. ke start JNB JNB ACALL STARTl: ACALL mov S6,START S7,START SUARA ; aktifkan buzzer delay ; lakukan penundaan sesaat. A,P2 ; baca isi status sensor pada port 2 ke akumulator ANL A,#00111110B CJNE A,#00111110B,START2 ; apakah sensor menditeksi adanya sampah masuk?ya'lanjutkan ke start 2 SJMP STARTl ; tidak. kembali ke startl ACALL SETB motor_tutup ; jalankan motor DC untuk menutup penyaring MOTOR_AC ; jalankan motor AC untuk mengolah sampan ACALL delay ; lakukan penundaan sesaat.... A,P2 ; cek sensor pada port 2 ke akumulator START2 START3: MOV ANL CJNE JNB JNB CLR ACALL ACALL SJMP A,#00111110B A,#00111110B,START3 S6,START3 S7,START3 MOTOR_AC MOTOR_BUKA SUARA STARTl SET_DATA: MOV MOV MOV MOV CLR CLR CLR P0,#0FFH Pl,#0FFH P2,#0FFH P3,#0FFH Pl.O Pl.l MOTORIC CLR BUZER CLR CLR RET DCl DC2 SETB BUZER SUARA: ACALL LDELAY ACALL CLR RET LDELAY BUZER MOTOR_BUKA: SETB CLR DCl DC2 ACALL LDELAY ACALL MOTOR_DIAM RET MOTOR_TUTUP: CLR DCl Page 1 V) JZ a E a! 2 < H Q <^ -JO fM UJ tU QO OQ -J _J H Hfsl UU QQ H<<H-"t£o:iluuuuj2:_j_ilu 1/><<0£<UUQ£ a o o mrf XI OO uj > < _J N O m ltiO o£ a a: a: N H H>>0 =*t < < -I o o a a: JJN a: a - _ l -I (N UJ UJ<N > < Q >>zzhx<zi--o OOnnlHOUUnluc SSOOQiS:<<DQi<U << _l _i QQ ILlrH QO UJ UJ to a.